Smarte kvante -teknologier til sikker kommunikation

Forskere fra Louisiana State University har introduceret en smart kvante -teknologi til korrektion af enkeltfotons rumlige tilstand. I et papir på forsiden af ​​marts 2021 -udgaven af Avancerede Quantum Technologies , forfatterne udnytter de selvlærende og selvudviklende træk ved kunstige neurale netværk til at korrigere den forvrængede rumlige profil af enkelte fotoner.

Forfatterne, Ph.d. kandidat Narayan Bhusal, postdoktor Chenglong You, kandidatstuderende Mingyuan Hong, bachelorstuderende Joshua Fabre, og adjunkt Omar S. Magaña-Loaiza fra LSU-sammen med samarbejdspartnere Sanjaya Lohani, Erin M. Knutson, og Ryan T. Glasser fra Tulane University og Pengcheng Zhao fra Qingdao University of Science and Technology-rapporterer om kunstig intelligens potentiale til at korrigere rumlige tilstande på single-foton-niveau.

"Tilfældig faseforvrængning er en af ​​de største udfordringer ved at bruge rumlige lysformer i en lang række kvanteteknologier, såsom kvantekommunikation, kvantekryptografi, og kvantefølelse "sagde Bhusal." I dette papir, vi bruger kunstige neuroner til at korrigere forvrængede rumlige lysmåder på enkelt-foton-niveau. Vores metode er bemærkelsesværdig effektiv og tidseffektiv i forhold til konventionelle teknikker. Dette er en spændende udvikling for fremtiden inden for kvanteteknologier i frit rum. "

Den nyudviklede teknik øger kanalkapaciteten for optiske kommunikationsprotokoller, der er afhængige af strukturerede fotoner.

"Et vigtigt mål for Quantum Photonics Group på LSU er at udvikle robuste kvante -teknologier, der fungerer under realistiske forhold, "sagde Magaña-Loaiza." Denne smarte kvante-teknologi demonstrerer muligheden for at indkodning af flere bits i en enkelt foton i realistiske kommunikationsprotokoller påvirket af atmosfærisk turbulens. Vores teknik har enorme konsekvenser for optisk kommunikation og kvantekryptografi. Vi undersøger nu stier til implementering af vores machine learning -ordning i Louisiana Optical Network Initiative (LONI) for at gøre det smart, sikker, og kvante. "

U.S. Army Research Office støtter Magaña-Loaiza's forskning om et projekt med titlen "Quantum Sensing, Billeddannelse, og metrologi ved hjælp af flerparts orbital vinkelmoment. "

"Vi er stadig i de relativt tidlige stadier med at forstå potentialet for maskinlæringsteknikker til at spille en rolle i kvanteinformationsvidenskab, sagde Dr. Sara Gamble, programleder på Army Research Office, et element i DEVCOM ARL. "Teamets resultat er et spændende skridt fremad i udviklingen af ​​denne forståelse, og det har potentiale til i sidste ende at forbedre hærens sansnings- og kommunikationsevner på slagmarken. "